Magnetni spinski kvantni broj
Magnetni spinski kvantni broj. Spin elektrona. Njemački fizičari Otto Stern (1888 – 1969) i Walter Gerlach (1889 – 1979) izveli su 1921. godine eksperiment sa snopom atoma srebra. Ako se snop atoma srebra porpusti korz uzan otvor na komori onda se na fotoemulziji dobije mala zacrnjena površina. Međutim, kada se isti snop atoma srebra propusti kroz magnetno polje onda se on cijepa u dva snopa i na fotoemulziji se dobiju dvije male zacrnjene površine. Rezultati Stern-Gerlach-ovog su objašnjeni na sledeći način.
Pošto atomi srebra imaju samo jedan valentni elektron on se nalazi u
s-stanju, a to znači da je njegovo stanje određeno orbitalnim kvantnim
brojem. Prema tome, orbitalni moment impulsa elektrona, L, jednak je
nuli odakle slijedi da je i orbitalni magnetni moment elektrona
,
takođe jednak nuli. Zbog toga ne može doći do interakcije između
spoljašnjeg magnetnog polja i magnetnog polja elektrona koji je
posljedica kretanja elektrona oko jezgra.
Cijepanje snopa srebra u dva snopa, pod uticajem spoljašnjeg magnetnog polja, ukazuje na to da elektron ima dodatno kretanje koje stvara još jedno sopstveno magnetno polje. Američki fizičari Samuel Goudsmit ( 1902 – 1978) i George Uhlenbeck (1900 - !988) pretpostavili su, 1925. godine, da se elektron ne kreće samo oko atomskog jezgra nego da ima i dodatno kretanje – obrtanje oko sopstvene ose.
Posljedica toga je da elektron, osim orbitalnog momenta impulsa ,
,
ima sopstveni moment impulsa,
,
koji se naziva spinski moment impulsa elektrona ili
spin elektrona.
Vektorskim sabiranjem orbitalnog momenta impulsa ,
,
i spinsko momenta impulsa ,
,
dobija se rezultantni momenat impulsa elektrona ,
.
Intenzitet spinskog momenta impulsa elektrona, odnosno spina elektrona,
ima vrijednost S =
ћ.
Eksperimenti pokazuju da se može izmjeriti samo njegova projekcija na Z-osu koja može imati dvije vrijednosti,
Sz
= msћ,
ms
.
Prema tome, magnetni spinski kvantni broj može imati samo dvije vrijednosti:
Djelovanje spoljašnjeg magnetnog polja na spin elektrona, pri cijepanju spektralnih linija, slično je djelovanju magnetnog polja na malu malu magnetnu iglu koja se postavlja u istom smjeru sa spoljašnjim poljem ili u suprotnom smjeru u odnosu na njega.
Magnetni spinski kvantni broj se ne javlja u rješenjima Schrödinger-ove jednačine, a uveden je da se objasni "fina" struktura spektra. Nakon otkrića cijepanja spektralnih linija u magnetnom polju proizvedeni suspektroskopi sa većom rezolucijom pomoću kojih je otkriveno da se javlja cijepanje spektralnih linija i kada na atom ne djeluje spoljašnje magnetno polje. Na mjestu jedne linije pojavljivalo se više tanjih linija frekvencija i zbog toga je ta pojava nazvana "fina" struktura spektra.
Dakle, svaki energijski nivo elektrona u atomu koji je određen kvantnim brojevima n, l i ml može imati određen broj podnivoa koji su posljedica spina. Energijski nivoi elektrona u atomima vodonikovog tipa određeni su glavnim kvantnim brojem n. Na istom energijskom nivou, odnosno sa istom energijom, elektron se može nalaziti u različitim stanjima koja su posljedica različitih kretanja elektrona. Svako stanje elektrona sa istom energijom određeno je jednom talasnom funkcijom koja je rješenje Schrödinger-ove jednačine za dati slučaj
Kvantno –
